GEOLOGIA INGENIERIA AMBIENTAL Y RECURSOS

NATURALES

DOCENTE: Ingº Darío D. Sánchez Castillo

UTEA – 2014 - II

APURÍMAC - PERÚ

GEOLOGIALa palabra geología proviene de los vocablos griegos geo= tierra, y logos = tratado. La Geología es el tratado de la Tierra.

1. Meléndez y Fuster Como “la ciencia que estudia la Tierra, su composición, su estructura y los fenómenos de toda índole que en ella tienen lugar incluyendo su pasado, mediante los documentos que de ellos han quedado en las rocas”.

1. Para Dercourt-aquet la Geología analiza el ambiente físico del hombre con la finalidad de extraer leyes. Se enfrenta con objetos de talla infinitamente variables. No se limita al análisis de la Tierra en su forma actual sino que intenta reconstruir su pasado, investigando los fenómenos antiguos que quedaron plasmados y fosilizados.

IMPORTANCIA DE LA GEOLOGIA EN LA INGENIERIA

Todas las obras de ingeniería afectan la superficie de la Tierra, puesto que se asientan o se abren en cualquier parte de la C.T, la ingeniería proyecta esas obras, dirige e inspecciona su ejecución.

Hoy la geología es parte practica de la ingeniería, es materia de estudio para todos los ingenieros, cuyos informes contienen frecuentes referencias a los rasgos geológicos de los lugares donde trabajan y cada día se acrecienta el de la geología.

Ingeniería Minera y Metalúrgica. Ubicación de recursos minerales y obtención de M° con alto grado de pureza.

Ingeniería del petróleo. Ubicación de yacimientos de hidrocarburos.

Ingeniería Civil-geotecnia. Construcción presas, túneles, carreteras, puentes o edifica.

Ingeniería química –industrial, Composición de minerales usos como materia prima.

Ingeniería agraria. Composición de los suelos y las irrigaciones.

Ingeniería ambiental. En el estudio del ambiente y las aguas subterráneas.

Ingeniería Militar. En el estudio de las condiciones optimas del terreno.

Ingeniería Marina. En el estudio y características del litoral y del mar.

Arquitectura. En el estudio de las rocas ornamentales

Ingeniería espacial. En el estudio del origen del universo.

Planificación. En la ubicación de las ciudades y pueblos en formación.

La tierra La Tierra está formada por capas concéntricas, que se diferencian unas de otras por su composición, densidad y estado (sólidas o fluidas).Se diferencian dos modelos terrestres, el modelo estructural y el dinámico. El primero lo obtenemos al hacer una división  en capas en función de su composición, densidad y estado (sólido o fluido); el segundo se obtiene al dividir el interior terrestre según su dinámica o funcionamiento.

 Modelo estructural

    Si partimos desde la superficie hacia el interior nos encontramos con las siguientes capas:    Corteza: es la parte más superficial (la "piel" de la Tierra). Es donde vivimos nosotros, por lo que es la capa que mejor conocemos. Suponemos que es la más heterogénea a pesar de su escaso grosor. Tiene un grosor medio de 30 km, aunque varía entre un mínimo de 5 km (en los oceanos) y un máximo de 70 km (en los continentes).•    

 Manto: llega desde la Corteza hasta una profundidad de 2.900 km. Está formado por materiales más densos que los de la Corteza. Es una capa sólida, aunque entre los 200 km y los 800 km presenta cierta plasticidad. Esta zona más plástica se conoce como Astenosfera.

 Núcleo: Es la capa más interna y se diferencian:

Núcleo Externo: Límite con el Manto hasta los 5.100 km de profundidad. Es de carácter metálico y muy denso. Formado por Fe, Ni y S. Debido a las condiciones de P° y T°, el Núcleo (estado líquido).

Núcleo Interno: esfera central de la Tierra. Como el Externo, es también metálico, formado por Fe° y Ni. La P°es grande, la T° puede superar los 6.000º C, esta en estado sólido. Es la capa más densa de la Tierra.

Modelo dinámicoSe diferencian las siguientes capas desde el exterior al interior:Litosfera: capa sólida que comprende la corteza y una pequeña porción del manto superior. Está fragmentada en placas litosféricas que encajan unas con otras como si se tratara de un gigantesco puzle. Astenosfera: capa fluida que se encuentra bajo la litosfera  y que permite el movimiento de las placas sobre ella. 

Mesosfera:  capa sólida constituida por una parte del manto. Endosfera: capa que coincide con el núcleo del modelo estructural.  

El trabajo de integración de las experiencias positivas es tan urgente como imprescindible si queremos sobrevivir como especie a todo el daño que hemos hecho - unos más que otros- pues formamos parte de un gigantesco puzle cuyas piezas deben encajar en la Totalidad para que exista evolución

Discontinuidades La simple observación de cómo varían las velocidades de las ondas P y S, pone de manifiesto la existencia de cambios bruscos en la velocidad de las ondas, que corresponden a superficies de separación de materiales de diferente comportamiento y naturaleza. Dichos cambios corresponden a las discontinuidades sísmicas. La presencia de estas discontinuidades indica una constitución heterogénea del globo terrestre.

Discontinuidades en el interior de la tierra

1-Discontinuidad de Mohorovicic* Presenta unos límites irregulares, unas

veces se encuentra a 65 Km de profundidad bajo grandes cordilleras y otras veces se encuentra a 5 Km en el fondo de los océanos.

* Esta discontinuidad está generalizada en toda la Tierra. Separa corteza y manto.

2-Discontinuidad de Gutenberg

* Sobre 2.900 Km las ondas P sufren un cambio brusco en su velocidad de propagación y las S dejan de propagarse; es ahí donde se encuentra esta discontinuidad, que separa el manto del núcleo (que debe encontrarse en un estado fluido).

3-Discontinuidad de Wiechert-Lehmann

* A unos 5.100 Km de profundidad se produce un aumento relativamente importante de la velocidad de las ondas P.* Separa el núcleo externo del interno, que se prolonga hasta el centro terrestre a unos 6.371 Km.

* Existe también una discontinuidad "menor", pero de sumo interés, la capa de baja velocidad, corresponde a una zona comprendida entre 100 y 250 km de profundidad en la que se origina un descenso en la velocidad de las ondas P y S.

CICLO GEOLOGICOComo resultado de la acción combinada de dos fuerzas antagónicas, que actúan sobre la corteza terrestre, la tierra se encuentra en un proceso de transformación continua que se inicio varios millones de años y que no tiene final predecible, estas fuerzas tienden a destruir el relieve continental y a crear nuevos materiales que luego formaran las montañas. Estas fuerzas antagónicas que actúan sobre la corteza terrestre son:

CICLO GEODINAMICO EXTERNO

Son fuerzas que actúan desde el exterior sobre la superficie terrestre, esencialmente por cambios de temperatura debido a la radiación solar, y se manifiestan en los procesos de erosión , transporte y deposición de materiales mediante la lluvia, los torrentes, los ríos, los glaciares y el mar. Tendiendo a destruir irregularidades de la superficie de los continentes, originadas por las acciones de la dinámica interna, y a restablecer el equilibrio en la litosfera.

CICLO GEODINAMICO INTERNOComprende los procesos de diatrosfismo ( (movimientos epirogénicos y orogénicos que causan las transformaciones de la C.T.). Originan nuevas rocas magmáticas, los fenómenos volcánicos y los procesos orogénicos que forman nuevas montañas. Las fuerzas internas tienen su origen en cierta fuente de energía propia de la Tierra, que al menos parcialmente, es un residuo de la energía acumulada durante su fase estelar antes de constituirse en un planeta y de la E° en los procesos de radioactividad que tiene lugar en la litosfera

PROCESOS GEOLOGICOS INTERNOS. Provocados por la energía interna de la tierra,

ayudados por la gravedad. Son responsables de la creación de nuevos relieves. Los terremotos, las erupciones volcánicas, el levantamiento de cadenas montañosas, son desencadenados por la energía interna de la tierra, siendo estos responsables de la construcción continua de nuevos relieves, aunque algunos de estos procesos, como la formación de cordilleras, son lentos, sin embargo otros llegan a tener un carácter violento

 Diagénesis Conjunto de procesos geológicos mediante los cuales un sedimento se transforma en roca sedimentaria

 Metamorfismo transformación de una roca por recristalización y por cristalización de nuevos minerales estables bajo las condiciones metamórficas manteniendo el estado sólido

Aureola de contacto: contacto de la roca con una fuente de calor

La geodinámica interna, transforma la C.T. levantándola o hundiéndola , provocando reajustes fisicoquímicos y mecánicos , su efecto es la formación de montañas y sus manifestaciones (volcanes y sismos). Cuando las rocas formadas por sedimentación alcanzan zonas profundas de la C.T. sufren ciertas transformaciones y son desplazadas de nuevo hacia la superficie mediante P° radiales o tangenciales que originan la formación de montañas y la emisión de rocas fundidas a elevadas T° por los volcanes.

De esta manera se establece un ciclo de fenómenos geológicos en el que alternan los procesos los procesos de destrucción y reconstrucción de los materiales de la corteza terrestre. Sin embargo como ninguna de las dos fuerzas antagónicas en acción tienden a disminuir, nunca se llega a un equilibrio estable definitivo.

ISOSTASIA ( C. E.Dutton 1889)Isos y tasis = “en equilibrio “ es el equilibrio

gravitatorio que regula la altura de los extensos bloques de corteza terrestre y de los fondos oceánicos de acuerdo con la densidad de las rocas adyacentes. indica la correlación que hay entre la masa y la densidad variable de la corteza . El material en profundidad puede mantenerse en equilibrio hidrostático en algún nivel (nivel isopiéstico) el material por debajo del nivel se llama astenósfera y el de encima litósfera es rígido.

DERIVA CONTINENTALEn 1916 Wegener expone su teoría de la “Deriva de los Continentes “. “ La superficie de la tierra no es estática , pero si dinámica los continentes y océanos se desplazan permanentemente , los unos con relación a los otros. En el pasado los continentes habrían formado una sola superficie emergida (PANGEA) , que luego se rompió en varios fragmentos (LAURASIA Y GONDWANA), que se desplazan como unos iceberg que derivan en el mar“.

IDEA DE LA DERIVA CONTINENTAL, SEPARACION BRASIL – AFRICA SEGÚN A. SNIDER 1958 EVOLUCION DEL CARBONIFERO SUPERIOR AL CENOZOICO

MAGMATISMO

MAGMATISMOSon procesos producto de la Geodinámica Interna de la Tierra y que se manifiesta por medio del vulcanismo o magmatismo extrusivo y las intrusiones magmáticas.

¿Qué es el magma? "Es una solución de silicatos, sílice con mezcla de óxidos, sulfuros y que además contienen %s de sustancias volátiles disueltas y agua (10%)".Fluido natural muy complejo. La T° es de 1000 a 1200 C, se genera o produce en la parte superior del manto (Astenósfera~50Km)

GENERACIÓN DEL MAGMA.

Calor Terrestre y Grado Geotérmico. La T° en la CT aumenta 1C en cada 32 m. y se calcula que en zonas profundas de la corteza (2 km) la T debe oscilar entre 600 y 700 suficiente para producir la fusión de las rocas. En el manto a aproximadamente 50 Km de profundidad debe llegar a mas de 1500 C. Factores: ·Conductibilidad de las rocas. ·Circulación de las aguas.·Proximidad a áreas volcánicas.·Radioactividad.Se han perforado pozos: uno de 14,000 m. (Rusia) que permitió reconocer el sonido que producen al moverse las Placas Tectónicas, pero el más profundo se hizo en Bavaría ( 30,000 m.) costó 300 mllns. dólares.

ACTIVIDAD MAGMÁTICA.Magmatismo Intrusivo " Son masas o cuerpos de variadas formas de roca ígnea que se formaron cuando el magma se consolidó a grandes profundidades ".Las estructuras ígneas pueden ser:

Plutones regulares: Sill o manto. Lacolito. Dique ó dike. Facolito.Plutones irregulares: Batolito > 100 km2

. Stock < 100 km2.

·Apófisis. Y Cuello volcánico.

El Batolito de la costa de Perú de 1600 Km. de longitud se extiende paralelo la Costa su ancho en Chosica es de 70 Km aproximadamente, se divide en segmentos: Toquepala, Arequipa, Lima, Trujillo, Piura. El batolito se extiende por 2400 Km entre Chile, Perú y Ecuador. Otros batolitos en Perú como el de la Cordillera Blanca, Pataz-Buldibuyo, Puno. En el mundo tenemos batolitos como el de Dublín (Irlanda) con 1,000 km2, en Donegal (Irlanda), en Escocia (Tierras Altas Grampaninas).

SMEB

Son masas de magma que son expulsados hacia la superficie se le denomina lava y está relacionado con el Vulcanismo. Volcanes : Son montañas cónicas con aberturas como orificios, conducto o fisura a través del cual los productos magmáticos (rocas, gases y lavas) son arrojados de un modo continuo o intermitente.Lava : Es un material fluido ígneo que proviene del interior de la Tierra. Se diferencia del magma en que se presenta próximo o en la superficie y por lo tanto ha perdido los elementos volátiles.

Erupciones Volcánicas.Erupciones Volcánicas. a) Tipo Hawaiano: Erupciones tranquilas de lavas de composición básica. : Kilauea -

Mauna Loa (Hawai. b) Tipo Volcaniano: Erupciones violentas con desprendimiento de polvo, cenizas y

vapor de agua, la lava es mas viscosa formando costras superficiales - El Etna (Italia) c) Tipo Peleano: La lava tiene el limite de viscosidad es muy destructivo se destruye el

cráter por obstrucción.Los materiales forman la “nube ardiente” peligrosa para las áreas vecinas. El Mont Pelé (Isla Martinica en el Mar Caribe).

d) Plineano : Gases y vapores globulares alcanzan gran altura a veces de km. , el Vesubio, Pompeya (Italia).

e) Stromboliano : Constantemente activo con erupciones rítmicas - El Stromboli , Sicilia.

f) Tipo fisural : No poseen cono volcánico - El Laki (Islandia), El Decan (India) con 106 km2, meseta del río Snake (USA) 500,000 km2. En el

mundo estas lavas cubren un área de 2.5 mllns de km2.

MAGMATISMO EXTRUSIVOMAGMATISMO EXTRUSIVO

VULCANISMO SUBMARINO.VULCANISMO SUBMARINO.Las erupciones suceden por debajo de una cubierta de agua. Los productos de la erupción corren con el agua y se consolidan en una estructura análoga a un montón de almohadillas denominádas ” lavas en almohadilla ” (pillow lava).PRODUCTOS DEL VULCANISMOI ) Productos Gaseosos : Son las columnas de humo que contienen : CO2 ,

predomina el agua , SO2,COH2, HCl , CH4 , O2, N2, H2, B2, Cl2, S2, F2 etc.II) PRODUCTOS LÍQUIDOS : Son las rocas liquidas que sedernominan lavasÁcidas se caracterizan por tener mayor porcentaje de sílice (65-75%) son viscosas de poca movilidad y explosivas . Forman conos de gran pendiente.Básicas, tienen poca sílice(50%), poco explosivos, de gran movilidad. Forman conos de poca pendiente. Se forman a mayor temperatura y profundidad, cristalizan primero son densas y contienen algunos minerales nobles Pt, Ni, Cr.Intermadias, se caracterizan por contener sílice entre 50 – 65%III) PRODUCTOS SÓLIDOS : Son los piroclastos arrojados durante la erupción volcánica y que se depositan por gravedad en el cono volcánico o en las zonas aledañas de acuerdo a su tamaño y peso específico. Pueden ser:- Bloques o bombas 32 mm.- Lapilli - 4 – 32 mm.- Ceniza volcánica - 4 - 1/400 mm.- Polvo volcánico - partículas microscópicas

•CORRIENTES DE LAVA:CORRIENTES DE LAVA:--Agrupación columnar o disyunción columnar- Estructura en almohadilla - Conos goteras - - Cavidades de lavas - Túmulos y lomasCONOS VOLCÁNICOS:Conos de escoria : Son simétricos, formados por escoria y lapillis las laderas van de 30 a 40 de pendiente (Krakatoa), Misti (AQP-Perú).Conos de lava : Sus laderas son mas planas, se componen de capas superpuestas no exceden 10° de pendiente.Cono compuesto : Poseen intercalación de escoria y lava, con talud intermedio (Fujiyama - Japón). Se les llama estrato volcanes.

CRÁTERES Y CALDERAS*Calderas, se originan al producirse erupciones sucesivas de un volcán y pueden culminar en una erupción aun más violenta.*Somena, es una caldera ensanchada que en su interior se ha formado un volcancito .*Fumarolas,los productos son vapor de agua y gases (H2 - CH4) ocurren a 500C hasta 600°C.*Solfataras, son emanaciones gaseosas que ocurren de 40 a + 100C (vapor de agua , S2H) .*Mofetas son emanaciones de gas a < 40C (vapor de agua , CO, CO2).*Geysers, , son fuentes termales que emanan a intervalos con vapor y agua caliente que puede llegar a centenares de metros en ocasiones.*Manantiales, de agua caliente localizados en tres regiones típicas de la Tierra ; parque de Yellowstone, Islandia y Nueva Zelanda. Las aguas están fuertemente cargadas de material mineral.

ROCAS MAGMATICAS

METAMORFISMO

MINERALES CRISTALES Y NUCLEACION